JP2014027323A - Device and method for forming conductive pattern on insulative planar substrate, insulative planar substrate and chipset therefor - Google Patents

Device and method for forming conductive pattern on insulative planar substrate, insulative planar substrate and chipset therefor Download PDF

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Juha Maijala
マイヤラ、ユハ
Sirvioe Petri
シルヴィエ、ペトリ
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Stora Enso Oyj
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device comprising at least one module configured to form such a predetermined pattern on an insulative planar substrate as to collect conductive particles in accordance with that pattern, a method, the insulative planar substrate and a chipset.SOLUTION: At least different one module is configured to transfer conductive particles to the insulative planar substrate and disposed to collect the conductive particles in accordance with the predetermined pattern. A sinter module is configured to fuse the conductive particles on the insulative planar substrate and disposed to form a conductive plane on the insulative planar substrate by fusing the conductive particles in accordance with the predetermined pattern. The embodiment of the present invention relates to printable electronics or printing electronics on a fiber web.

Description

本発明は、絶縁性平面基板上に導電性パターンを形成する装置に関する。更に、本発明は、絶縁性平面基板上に導電性パターンを形成する方法に関する。更に、本発明は、上記に従って形成される導電性パターンを備える絶縁性平面基板に関する。更に、本発明は、上記に従って絶縁性平面基板上に形成されるチップセットに関する。   The present invention relates to an apparatus for forming a conductive pattern on an insulating flat substrate. Furthermore, the present invention relates to a method for forming a conductive pattern on an insulating planar substrate. Furthermore, the present invention relates to an insulating flat substrate provided with a conductive pattern formed according to the above. Furthermore, the present invention relates to a chip set formed on an insulating flat substrate according to the above.

特に、可撓性基板上のエレクトロニクスの印刷では、ロジスティクス・ソリューション、ディスポーザブル・エレクトロニクス、更にはプリント・ディスプレイ向けの電子部品及び用途が探求されている。今日、プリンテッド・エレクトロニクスの応用分野では、従来の電子部品製造でよく知られる電気めっきやスクリーン印刷等の方法が利用されている。残念ながら、これらの方法は低速であり、多孔性基板及び/又はウェブ状基板にはあまり適さない。電子部品の印刷にはフレキソ・グラビア印刷も使用されている。上述の既知の解決策の問題点は、それらによって作成される構造体の不連続性(20網点のため)、溶媒蒸発、及び多孔性構造における成分吸収(液体材料の場合)である。導電性ポリマーの主な課題は、導電性が不十分であること、及び酸化等の環境影響に対する保護である。   In particular, electronics printing on flexible substrates is exploring logistics solutions, disposable electronics, and even electronic components and applications for printed displays. Today, in the application field of printed electronics, methods such as electroplating and screen printing, which are well known in conventional electronic component manufacturing, are used. Unfortunately, these methods are slow and not well suited for porous substrates and / or web-like substrates. Flexo / gravure printing is also used for printing electronic components. The problems with the known solutions described above are the discontinuities of the structures created by them (due to the 20 dots), solvent evaporation, and component absorption in the porous structure (for liquid materials). The main problems of the conductive polymer are insufficient conductivity and protection against environmental influences such as oxidation.

また、導電性ペースト、ゲル、及びインクを使用して導電性パターンを印刷する技法もいくつか知られている。しかしながら、これらの既知の導電性パターン印刷技法にはいくつかの問題がある。液相材料の塗布は、処理が複雑になる点、導電性が比較的低い点、及び/又は印刷トレースの解像度の点で望ましくない。組成物に当初含まれる溶媒又は助剤の除去は、時間のかかる工程を要する。   Several techniques for printing conductive patterns using conductive pastes, gels, and inks are also known. However, there are several problems with these known conductive pattern printing techniques. Application of liquid phase material is undesirable due to processing complexity, relatively low conductivity, and / or resolution of printed traces. Removal of the solvent or auxiliary agent initially contained in the composition requires a time consuming process.

上述の既知の解決策では、これらの既知の解決策で使用可能な基板に関していくつかの限界が設定される。これらの解決策はいずれも、非常に高い温度又は基板を弱体化させる局所的圧縮を使用する故に、紙基板、繊維ウェブ基板、板紙基板等にはあまり適さない。一方、成膜マスク、ステンシル、又はxreensは、成膜プロセスが不必要に複雑となり、実現可能な解像度に限界があることから、プロセスの速度、カスタマイズ性、及び柔軟性を目標とする限り望ましいものではない。   The known solutions described above set some limits on the substrates that can be used with these known solutions. None of these solutions are well suited for paper substrates, fiber web substrates, paperboard substrates, etc., because they use very high temperatures or local compression that weakens the substrate. On the other hand, deposition masks, stencils, or xscreens are desirable as long as the goal is process speed, customization, and flexibility because the deposition process is unnecessarily complicated and the resolution that can be achieved is limited. is not.

本発明の目的は、絶縁性平面基板上の導電性パターンの形成を比較的効率的且つ単純な形で実現することである。   An object of the present invention is to realize the formation of a conductive pattern on an insulating planar substrate in a relatively efficient and simple manner.

本発明の一態様によれば、
導電性粒子がそのパターンに従って集まることが可能となるような所定のパターンを絶縁性平面基板上に形成するように構成された少なくとも1つのモジュールと、
前記導電性粒子を前記絶縁性平面基板に転送するように構成され、前記導電性粒子が前記所定のパターンに従って集まるように配置されるようにする、少なくとも1つの別のモジュールと、
前記導電性粒子を前記絶縁性平面基板上に融着させるように構成され、前記導電性粒子が前記所定のパターンに従って融着して前記絶縁性平面基板上に導電性プレーンを形成するように配置されるようにする、焼結モジュールと、
を備える装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
At least one module configured to form a predetermined pattern on the insulative planar substrate such that the conductive particles can be collected according to the pattern;
At least one other module configured to transfer the conductive particles to the insulating planar substrate, wherein the conductive particles are arranged to collect according to the predetermined pattern;
The conductive particles are configured to be fused on the insulating planar substrate, and the conductive particles are arranged to be fused according to the predetermined pattern to form a conductive plane on the insulating planar substrate. A sintered module,
An apparatus comprising:

本発明の別の態様によれば、
導電性粒子がそのパターンに従って集まることが可能となるような所定のパターンを絶縁性平面基板上に形成するステップと、
前記導電性粒子を前記絶縁性平面基板に転送し、前記導電性粒子が前記所定のパターンに従って集まるように配置されるようにするステップと、
前記導電性粒子を前記絶縁性平面基板上で焼結させ、前記導電性粒子が前記所定のパターンに従って融着して前記絶縁性平面基板上に導電性プレーンを形成するように配置されるようにするステップと、
を含む方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
Forming a predetermined pattern on the insulating flat substrate such that the conductive particles can be gathered according to the pattern;
Transferring the conductive particles to the insulating planar substrate so that the conductive particles are arranged to gather according to the predetermined pattern;
The conductive particles are sintered on the insulating planar substrate, and the conductive particles are arranged to be fused according to the predetermined pattern to form a conductive plane on the insulating planar substrate. And steps to
Is provided.

本発明のまた別の態様によれば、絶縁性平面基板であって、
導電性粒子がそのパターンに従って集まることが可能となるように前記絶縁性平面基板上に配置される所定のパターンと、
前記絶縁性平面基板上で焼結される導電性粒子と、
を備え、
前記導電性粒子は、前記所定のパターンに従って融着して前記絶縁性平面基板上に導電性プレーンを形成するように配置され、前記導電性粒子は、前記所定のパターンに従って集まるように配置される、
絶縁性平面基板が提供される。
According to yet another aspect of the present invention, an insulating planar substrate comprising:
A predetermined pattern disposed on the insulating planar substrate so that the conductive particles can be collected according to the pattern;
Conductive particles sintered on the insulating planar substrate;
With
The conductive particles are arranged so as to be fused according to the predetermined pattern to form a conductive plane on the insulating flat substrate, and the conductive particles are arranged so as to gather according to the predetermined pattern. ,
An insulating planar substrate is provided.

本発明のまた別の態様によれば、
導電性粒子がそのパターンに従って集まることが可能となるように前記絶縁性平面基板上に配置される所定のパターンと、
前記絶縁性平面基板上に導電性プレーンを形成するように焼結される導電性粒子と、
を備え、
前記導電性粒子は、前記所定のパターンに従って融着して前記絶縁性平面基板上に前記導電性プレーンを形成するように配置され、前記導電性粒子は、前記所定のパターンに従って集まるように配置される、
チップセットが提供される。
According to yet another aspect of the invention,
A predetermined pattern disposed on the insulating planar substrate so that the conductive particles can be collected according to the pattern;
Conductive particles sintered to form a conductive plane on the insulating planar substrate;
With
The conductive particles are arranged so as to be fused according to the predetermined pattern to form the conductive plane on the insulating flat substrate, and the conductive particles are arranged so as to gather according to the predetermined pattern. The
A chipset is provided.

本発明の他の様々な実施形態は、絶縁性平面基板上の導電性プレーンの形成を比較的正確且つ便利な形で実現することができる。   Various other embodiments of the present invention can achieve the formation of conductive planes on an insulating planar substrate in a relatively accurate and convenient manner.

以下では単なる例示として、添付図面を参照しながら本発明の他の様々な実施形態について説明する。   In the following, various other embodiments of the present invention will be described by way of example only with reference to the accompanying drawings.

絶縁性平面基板上に導電性パターンを形成するように構成された装置の一部の概要、及び本発明の一実施形態に係るパターンを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a part of an apparatus configured to form a conductive pattern on an insulating planar substrate, and a pattern according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に従って導電性粒子が集められ、基板上のカップリング剤に結合される様子を示す、絶縁性平面基板上に導電性パターンを形成するように構成された装置の一部分の断面図である。1 is a cross-section of a portion of a device configured to form a conductive pattern on an insulating planar substrate, showing how conductive particles are collected and bonded to a coupling agent on the substrate in accordance with an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施形態に従って粒子が焼結前に基板に結合されている様子を示す、絶縁性平面基板上に導電性パターンを形成するように構成された装置の一部分の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion of an apparatus configured to form a conductive pattern on an insulating planar substrate, showing particles being bonded to the substrate prior to sintering in accordance with an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に従って導電性粒子が電界を使用して転送される様子を示す、絶縁性平面基板上に導電性パターンを形成するように構成された装置の一部分の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion of an apparatus configured to form a conductive pattern on an insulating planar substrate, showing how conductive particles are transferred using an electric field according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に従ってカップリング剤を基板に転送する様子を示す、絶縁性平面基板上に導電性パターンを形成するように構成された装置の一部分の断面図である。1 is a cross-sectional view of a portion of an apparatus configured to form a conductive pattern on an insulating planar substrate, showing the transfer of a coupling agent to the substrate in accordance with an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に従ってマスク及び電圧源を使用して所定の電荷を基板に作成する様子を示す、絶縁性平面基板上に導電性パターンを形成するように構成された装置の一部分の断面図である。1 is a cross-sectional view of a portion of an apparatus configured to form a conductive pattern on an insulative planar substrate, using a mask and a voltage source to create a predetermined charge on the substrate according to an embodiment of the present invention. It is. 本発明の一実施形態に従って導電性粒子が所定の電荷によって基板に引き寄せられ集められる様子を示す、絶縁性平面基板上に導電性パターンを形成するように構成された装置の一部分の断面図である。1 is a cross-sectional view of a portion of an apparatus configured to form a conductive pattern on an insulating planar substrate, showing how conductive particles are attracted to and collected by the substrate according to an embodiment of the present invention. . 本発明の一実施形態に従って導電性粒子が焼結前に基板に結合される様子を示す、絶縁性平面基板上に導電性パターンを形成するように構成された装置の一部分の断面図である。1 is a cross-sectional view of a portion of an apparatus configured to form a conductive pattern on an insulating planar substrate, showing how conductive particles are bonded to the substrate prior to sintering in accordance with an embodiment of the present invention. カップリング剤が所定のパターンに従って基板に拡散され、電気ロールが使用される様子を示す、本発明の一実施形態に係る絶縁性平面基板上に導電性パターンを形成するように構成された装置の断面図である。An apparatus configured to form a conductive pattern on an insulating planar substrate according to an embodiment of the present invention, wherein a coupling agent is diffused to the substrate according to a predetermined pattern and an electric roll is used. It is sectional drawing. 電気ロールを使用して基板上に荷電パターンを作成し、それに従って導電性粒子を基板に転送する様子を示す、本発明の一実施形態に係る絶縁性平面基板上に導電性パターンを形成するように構成された装置の断面図である。Forming a conductive pattern on an insulating planar substrate according to one embodiment of the present invention, showing the use of an electrical roll to create a charged pattern on the substrate and transferring conductive particles to the substrate accordingly. It is sectional drawing of the apparatus comprised in this.

図1は、絶縁性平面基板101上に導電性パターン99を形成するように構成された装置100の一部の概要、及び本発明の一実施形態に係るパターン99を示す図である。本発明の様々な実施形態は、成膜されるパターン99の導電性を高めたときに(微小)粒子102(図1には図示せず)を様々な基板101上に堆積させ、恒久的に取り付け得ることに基づく。このことは、導電性粒子102を所定のパターン99に従って集めることが可能となるように、絶縁性平面基板101上に所定のパターン99を形成するように構成された、装置100の少なくとも1つのモジュールによって達成される。更に、装置100の少なくとも1つの別のモジュールは、導電性粒子を絶縁性平面基板101に転送するように構成され、導電性粒子102が所定のパターンに従って集まるように配置されるようにする。更に、装置100の焼結モジュールは、導電性粒子102を絶縁性平面基板101上に融着(fuse)させるように構成され、導電性粒子102が所定のパターン99に従って融着して絶縁性平面基板101上に導電性プレーン99’を形成するように配置されるようにする。使用される堆積によっては中間段階が不要となる(粒子が乾式堆積される場合、又は堆積材料の乾燥段階が利用される場合(粒子が液体懸濁液に堆積される場合))。   FIG. 1 is a diagram showing a part of an apparatus 100 configured to form a conductive pattern 99 on an insulating flat substrate 101 and a pattern 99 according to an embodiment of the present invention. Various embodiments of the present invention permanently deposit (micro) particles 102 (not shown in FIG. 1) on various substrates 101 when the conductivity of the deposited pattern 99 is increased, and permanently. Based on what can be attached. This means that at least one module of the apparatus 100 configured to form the predetermined pattern 99 on the insulating planar substrate 101 so that the conductive particles 102 can be collected according to the predetermined pattern 99. Achieved by: Further, at least one other module of the apparatus 100 is configured to transfer the conductive particles to the insulating planar substrate 101 so that the conductive particles 102 are arranged to gather according to a predetermined pattern. Furthermore, the sintering module of the apparatus 100 is configured to fuse the conductive particles 102 onto the insulating planar substrate 101, and the conductive particles 102 are fused according to a predetermined pattern 99 to form an insulating plane. The conductive plane 99 ′ is disposed on the substrate 101 so as to be formed. Depending on the deposition used, an intermediate step is not necessary (if the particles are dry deposited or if a drying step of the deposited material is utilized (if the particles are deposited in a liquid suspension)).

本発明の様々な実施形態は、とりわけ乾燥状態の導電性(半導電性も含む)粒子102、例えば粉末状の微小粒子に適している。導電性粒子102は、金属、ポリマー、あるいはその組み合わせであってよい。作成される構造体の解像度は粉末材料の粒径に依存する可能性があるが、堆積及び焼結プロセスでは一般に、材料の組成が重要となる。   Various embodiments of the present invention are particularly suitable for dry conductive (including semiconductive) particles 102, such as powdered microparticles. The conductive particles 102 may be a metal, a polymer, or a combination thereof. While the resolution of the structure produced can depend on the particle size of the powder material, the composition of the material is generally important in the deposition and sintering processes.

基板101は、ほぼ任意の平坦な絶縁性シート、ウェブ、繊維、繊維ウェブ等とすることができる。このプロセスには紙、板紙、及びポリマー・フィルム(プラスチック)がよく適していることが分かっているが、他の同様の非導電性表面を使用することも可能である。紙又は板紙は、塗工紙、非塗工紙、上質紙、あるいは中質紙であってよい。また、多層基板も使用可能である。他の可能な基板としては、例えば織物、不織材料、エレクトロニクス産業における回路基板、成形品、ガラス、壁紙やフロア・コーティングのような建築材料、非焼成セラミックス、焼成セラミックス、(バイオ)ポリマー・ベース及び複合材料が挙げられる。ここで列挙した各基板は、それぞれ独自の応用分野及び利点を有する。特に、本発明の他の一実施形態は、破壊点又は屈服点が300℃未満の基板、特に250℃未満の基板、更には200℃未満の基板に適しており、即ち、少なくとも高い温度に耐えられない様々な紙及びプラスチック・グレードに適している。   Substrate 101 can be almost any flat insulating sheet, web, fiber, fiber web, or the like. Paper, paperboard, and polymer films (plastics) have been found well suited for this process, but other similar non-conductive surfaces can be used. The paper or paperboard may be coated paper, non-coated paper, high quality paper, or medium quality paper. A multilayer substrate can also be used. Other possible substrates include, for example, textiles, non-woven materials, circuit boards in the electronics industry, molded articles, glass, building materials such as wallpaper and floor coatings, non-fired ceramics, fired ceramics, (bio) polymer bases And composite materials. Each substrate listed here has its own application fields and advantages. In particular, another embodiment of the present invention is suitable for substrates having a fracture or yield point of less than 300 ° C., in particular substrates of less than 250 ° C., and even substrates of less than 200 ° C., ie at least withstand high temperatures. Suitable for various paper and plastic grades that are not possible.

図2aは、本発明の一実施形態に従って導電性粒子102が集められ、基板101上のカップリング剤103に結合される様子を示す、絶縁性平面基板上101に導電性パターン99を形成するように構成された装置100の一部分の断面図である。図2aは、導電性粒子102を絶縁性平面基板101に転送するように構成された少なくとも1つの別のモジュールの一実施形態を示しており、この場合、導電性粒子102は、所定のパターン99に従って集まるように配置される。容器106は、導電性粒子102を含む。絶縁性平面基板101は、カップリング剤103を含む。本発明の一実施形態では、カップリング剤103は、接着剤等であってよい。カップリング剤103は、粒子がそれ自体に付着し得るように配置される。更に、図2aの実施形態では、カップリング剤103は、基板101上に所定のパターン99(図2には図示せず)を形成する。基板101は、電荷、即ち負電荷105及び正電荷104も含む。   FIG. 2a shows the formation of a conductive pattern 99 on an insulating planar substrate 101, showing how conductive particles 102 are collected and bonded to a coupling agent 103 on the substrate 101 according to one embodiment of the present invention. It is sectional drawing of the part of the apparatus 100 comprised in FIG. FIG. 2 a shows one embodiment of at least one other module configured to transfer the conductive particles 102 to the insulating planar substrate 101, where the conductive particles 102 have a predetermined pattern 99. Arranged to gather according to. The container 106 includes conductive particles 102. The insulating planar substrate 101 includes a coupling agent 103. In one embodiment of the present invention, the coupling agent 103 may be an adhesive or the like. The coupling agent 103 is arranged such that the particles can adhere to itself. Further, in the embodiment of FIG. 2 a, the coupling agent 103 forms a predetermined pattern 99 (not shown in FIG. 2) on the substrate 101. The substrate 101 also includes charges, ie, a negative charge 105 and a positive charge 104.

他の一実施形態では、電荷104、105は、基板101に対してほぼ均一に(図示せず)形成される。本実施形態では、これらの電荷は、電磁界によって粒子102を基板101に引き寄せる。カップリング剤103は、基板101上のカップリング剤103が配置された場所で、粒子102が基板101に更に付着するようにさせる。カップリング剤103が存在しない他の位置では、粒子は基板101に付着しない。   In another embodiment, the charges 104, 105 are formed substantially uniformly (not shown) with respect to the substrate 101. In this embodiment, these charges attract the particles 102 to the substrate 101 by an electromagnetic field. The coupling agent 103 causes the particles 102 to further adhere to the substrate 101 at the place where the coupling agent 103 is disposed on the substrate 101. In other positions where the coupling agent 103 is not present, the particles do not adhere to the substrate 101.

一実施形態では、電荷104、105は、所定のパターン99に従って絶縁性基板101に形成される。したがって、電荷104、105は、ほぼ所定のパターン99に従って配置される。更に、電荷104の位置は、カップリング剤103の位置に対応する。   In one embodiment, the charges 104 and 105 are formed on the insulating substrate 101 according to a predetermined pattern 99. Accordingly, the charges 104 and 105 are arranged according to a substantially predetermined pattern 99. Further, the position of the electric charge 104 corresponds to the position of the coupling agent 103.

電荷104は、導電性粒子102を図2aの矢印で示すように引き寄せる。導電性粒子102は、電磁界の力によってカップリング剤103に引き寄せられる。カップリング剤103は、導電性粒子102を基板101に付着させる。この付着は、基板101が比較的高い速度で移動している間も実行可能である。   The charge 104 attracts the conductive particles 102 as shown by the arrows in FIG. 2a. The conductive particles 102 are attracted to the coupling agent 103 by the electromagnetic field force. The coupling agent 103 adheres the conductive particles 102 to the substrate 101. This attachment can be performed while the substrate 101 is moving at a relatively high speed.

図2bは、本発明の一実施形態に従って導電性粒子102が焼結前に基板101に結合されている様子を示す、絶縁性平面基板101上に導電性パターン99’を形成するように構成された装置100の一部分の断面図である。図2bの実施形態では、導電性粒子102は、カップリング剤103によって基板101に付着され結合されている。本実施形態の焼結プロセスは、基板101の両側に配置された焼結ロール107及び108を含む。したがって、導電性粒子102が基板101の表面上に転送された後、粒子102の焼結が行われ、それによって連続的な導電性構造体99’(図2bには図示せず)が形成される。この焼結は、例えば図2bに示すような分離型又は半分離型焼結ニップ内の温度及び圧力下で実行されることが好ましい。分離型焼結ニップは、2つの個別のロール107、108を備え、半分離型焼結ニップは、焼結ロールのカウンタ・ロール(図示せず)として電極ロールを利用する。所望の焼結温度を達成するために、ロール107、108の一方又は両方が加熱される。また、選択された温度に応じて、焼結を発生させるのに十分な圧力が焼結ニップ内で生成される。別法として、ロール・ニップにおける焼結の代わりに、ベルトを使用することも、シュー・ニップ(shoe−nip)のようなロング・ニップを使用することも可能である。これらの他の実施形態では、ニップ長を数ミリメートル、典型的には2〜500mmとし、圧力範囲を10〜20000kPaとすることができる。加熱の構成は、上述のロール・ニップ・システムと同じ原理を使用する。焼結において、所望の導電性(使用材料の特性によっては半導電性も含む)表面パターン99’が形成される。これにより、最終的なチップセット99’を基板101上に形成することができる。   FIG. 2b is configured to form a conductive pattern 99 ′ on the insulating planar substrate 101, showing how the conductive particles 102 are bonded to the substrate 101 prior to sintering in accordance with one embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of a portion of the apparatus 100. In the embodiment of FIG. 2 b, the conductive particles 102 are attached and bonded to the substrate 101 by a coupling agent 103. The sintering process of this embodiment includes sintering rolls 107 and 108 arranged on both sides of the substrate 101. Thus, after the conductive particles 102 are transferred onto the surface of the substrate 101, the particles 102 are sintered, thereby forming a continuous conductive structure 99 ′ (not shown in FIG. 2b). The This sintering is preferably carried out under temperature and pressure in a separate or semi-separated sintering nip as shown for example in FIG. 2b. The separate sintering nip comprises two separate rolls 107, 108, and the semi-separated sintering nip utilizes an electrode roll as a counter roll (not shown) of the sintering roll. One or both rolls 107, 108 are heated to achieve the desired sintering temperature. Also, depending on the temperature selected, sufficient pressure is generated in the sintering nip to cause sintering. Alternatively, instead of sintering at the roll nip, a belt can be used, or a long nip such as a shoe-nip can be used. In these other embodiments, the nip length can be several millimeters, typically 2 to 500 mm, and the pressure range can be 10 to 20000 kPa. The heating configuration uses the same principle as the roll nip system described above. In sintering, a surface pattern 99 'having a desired conductivity (including semi-conductivity depending on the characteristics of the material used) is formed. Thereby, the final chip set 99 ′ can be formed on the substrate 101.

(焼結システム)
焼結プロセスでは、導電性粒子102が互いに焼結され、それによって連続的な導電性構造体99’が形成される。この焼結手順では、単純に(ロール又はプレート構成の)圧力及び温度を利用することができる。この手順は、使用される導体材料の融解及び焼結温度よりも高い温度にするのに利用される。ロール107及び108のいずれか一方、あるいは焼結ニップのプレート又はベルトを加熱することも可能である。加熱材料の表面材は、大きな変形なしに使用温度(例えば50℃〜250℃)に耐え得るものとすべきである。ロールの表面材は、例えば炭化タングステン、硬質クロム、PTFEカバー及びその誘導体、ならびに固着防止特性(低表面エネルギー)を有するセラミック材料である。加熱ロール108に直接接触する形で焼結を行うことも、基板材料を介して熱を伝達することも可能である。また、ニップ内の熱伝達を高めるために、接触するロール107、108を両方加熱することもできる。基板101に対して導電性粒子102をより良く付着させるために、少なくとも粒子形成パターンが含まれない基板101の表面に接触するロール107又はプレート(第2のロール)が加熱されることが好ましい。粉末に接触するロール108(第1のロール)は、ずっと低い温度とすることができ、加熱せずに冷却することも可能である。
(Sintering system)
In the sintering process, the conductive particles 102 are sintered together, thereby forming a continuous conductive structure 99 '. This sintering procedure can simply utilize pressure and temperature (in roll or plate configuration). This procedure is utilized to bring the temperature above the melting and sintering temperature of the conductor material used. It is also possible to heat one of the rolls 107 and 108, or the plate or belt of the sintering nip. The surface material of the heating material should be able to withstand the use temperature (for example, 50 ° C. to 250 ° C.) without significant deformation. The surface material of the roll is, for example, tungsten carbide, hard chromium, PTFE cover and derivatives thereof, and ceramic materials having anti-sticking properties (low surface energy). Sintering can be performed in direct contact with the heating roll 108 or heat can be transferred through the substrate material. It is also possible to heat both the rolls 107 and 108 that are in contact in order to increase the heat transfer in the nip. In order to better adhere the conductive particles 102 to the substrate 101, it is preferable that the roll 107 or the plate (second roll) that contacts at least the surface of the substrate 101 that does not include the particle formation pattern is heated. The roll 108 (first roll) in contact with the powder can be at a much lower temperature and can be cooled without heating.

図3は、本発明の一実施形態に従って電界を使用して導電性粒子102を転送する様子を示す、絶縁性平面基板101上に導電性パターン99を形成するように構成された装置100の一部分の断面図である。絶縁性平面基板101は、好ましくは導電性粒子102に面する基板101の表面上に配置されるカップリング剤103を備える。図3の実施形態は、電気ロール109を備える。電気ロール109は、電圧源に接続された電極110を備える。ロールの反対側には、導電性粒子102を収容した容器106が位置する。基板101は、これらの2つの間にある。ロール109が回転したときに電極110が基板101に近付くと、電磁界の力が導電性粒子を引き寄せ始め、その結果、導電性粒子102’がカップリング剤103に接触し付着することによって基板101に付着するようになる。電極110’は、導電性粒子102から離れすぎており、したがって導電性粒子102、102’を引き寄せることはない。図3の実施形態では、ロール109の円周上における電極110の位置及びパターンに従って、所定のパターン99を形成することができる。それに加えて又はその代わりに、カップリング剤103を所定のパターンにすることもできる。したがって、このパターンは、カップリング剤103と電極110の両方の組み合わせに従って、又はカップリング剤103のみによって形成される。また、ロール109は、基板101上に付着粒子102’の一定のパターン99を作成するように移動するように適合可能である。更に、電極110は、電極110の電圧を制御することにより、所定のパターン99が形成されるように案内されることができる。   FIG. 3 is a portion of an apparatus 100 configured to form a conductive pattern 99 on an insulating planar substrate 101 illustrating the transfer of conductive particles 102 using an electric field according to one embodiment of the present invention. FIG. The insulating planar substrate 101 preferably comprises a coupling agent 103 disposed on the surface of the substrate 101 facing the conductive particles 102. The embodiment of FIG. 3 includes an electric roll 109. The electric roll 109 includes an electrode 110 connected to a voltage source. A container 106 containing conductive particles 102 is located on the opposite side of the roll. The substrate 101 is between these two. When the electrode 110 approaches the substrate 101 when the roll 109 rotates, the electromagnetic field force begins to attract the conductive particles, and as a result, the conductive particles 102 ′ come into contact with and adhere to the coupling agent 103, thereby causing the substrate 101 to come into contact. Will become attached to. The electrode 110 'is too far away from the conductive particles 102 and therefore does not attract the conductive particles 102, 102'. In the embodiment of FIG. 3, the predetermined pattern 99 can be formed according to the position and pattern of the electrode 110 on the circumference of the roll 109. In addition or alternatively, the coupling agent 103 may be in a predetermined pattern. Therefore, this pattern is formed according to the combination of both the coupling agent 103 and the electrode 110 or only by the coupling agent 103. Also, the roll 109 can be adapted to move to create a fixed pattern 99 of adhered particles 102 ′ on the substrate 101. Further, the electrode 110 can be guided to form a predetermined pattern 99 by controlling the voltage of the electrode 110.

図4aは、本発明の一実施形態に従ってカップリング剤103が基板101に転送される様子を示す、絶縁性平面基板101上に導電性パターン99を形成するように構成された装置100の一部分の断面図である。図4aは、カップリング剤103を基板101に転送する2つの代替手法を示す。キャノン111は、カップリング剤103を基板101の表面に発射又は噴霧する。キャノン111は、カップリング剤103を所定のパターン99に従って又はほぼ均一に噴霧するように構成することができる。別法として、カップリング剤103は、ロール112によって基板101に転送されてもよい。ロール112は、カップリング剤103を収容した容器106からカップリング剤を転送する。ロール112は、パターン99を作成するように移動するように制御可能である。また、このロールは、基板101上にパターン99を作成するために、所定の形状又は装飾、即ち所定のパターンを含むこともできる。   FIG. 4a shows a portion of an apparatus 100 configured to form a conductive pattern 99 on an insulating planar substrate 101, showing how the coupling agent 103 is transferred to the substrate 101 according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing. FIG. 4 a shows two alternative approaches for transferring the coupling agent 103 to the substrate 101. The cannon 111 fires or sprays the coupling agent 103 on the surface of the substrate 101. The cannon 111 can be configured to spray the coupling agent 103 according to a predetermined pattern 99 or substantially uniformly. Alternatively, the coupling agent 103 may be transferred to the substrate 101 by the roll 112. The roll 112 transfers the coupling agent from the container 106 containing the coupling agent 103. The roll 112 can be controlled to move to create the pattern 99. The roll can also include a predetermined shape or decoration, ie a predetermined pattern, to create a pattern 99 on the substrate 101.

図4bは、本発明の一実施形態に従ってマスク115ならびに電圧源及びドレイン114、114’を使用して所定の電荷104、105を基板101に作成する様子を示す、絶縁性平面基板101上に導電性パターン99を形成するように構成された装置100の一部分の断面図である。本実施形態では、マスク115は、基板101上の電荷105を用いたパターン99の形成に使用される。基板101は、電圧源114と114’の間に転送される。これにより、基板101に対する一定の位置に電荷104、105を作成する電圧がもたらされる。これにより、マスク115を使用して所定のパターン99に従う電荷104、105が作成される。   FIG. 4b shows a conductive on insulating planar substrate 101, showing the creation of predetermined charges 104, 105 on the substrate 101 using a mask 115 and voltage sources and drains 114, 114 ′ according to one embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of a portion of an apparatus 100 configured to form a sex pattern 99. FIG. In this embodiment, the mask 115 is used for forming the pattern 99 using the electric charges 105 on the substrate 101. The substrate 101 is transferred between voltage sources 114 and 114 '. This provides a voltage that creates the charges 104, 105 at a fixed position relative to the substrate 101. As a result, charges 104 and 105 according to a predetermined pattern 99 are created using the mask 115.

図4cは、本発明の一実施形態に従って導電性粒子102が所定の電荷104によって基板101に引き寄せられ集められる様子を示す、絶縁性平面基板101上に導電性パターン99を形成するように構成された装置100の一部分の断面図である。基板101は移動可能であり、導電性粒子102を収容した容器106も移動可能である。一般に、基板101は、基板101と容器106との間の距離が実質的に同じであるように容器106と相対的に移動する。基板101は、所定のパターン99に従う電荷104を含む。電荷104は、導電性粒子102を基板101に引き寄せる。基板は、導電性粒子102に面する側にカップリング剤103を含む。したがって、導電性粒子102は、電荷104に向かって集まり、カップリング剤103によって基板101に付着される。それ故、導電性粒子102は、所定のパターン99に従って基板101に付着される。   FIG. 4c is configured to form a conductive pattern 99 on the insulating planar substrate 101, showing how the conductive particles 102 are attracted and collected by the predetermined charge 104 to the substrate 101 according to one embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of a portion of the apparatus 100. The substrate 101 can move, and the container 106 containing the conductive particles 102 can also move. In general, the substrate 101 moves relative to the container 106 such that the distance between the substrate 101 and the container 106 is substantially the same. The substrate 101 includes a charge 104 according to a predetermined pattern 99. The electric charge 104 attracts the conductive particles 102 to the substrate 101. The substrate includes a coupling agent 103 on the side facing the conductive particles 102. Therefore, the conductive particles 102 gather toward the electric charge 104 and are attached to the substrate 101 by the coupling agent 103. Therefore, the conductive particles 102 are attached to the substrate 101 according to the predetermined pattern 99.

図4dは、本発明の一実施形態に従って導電性粒子102が焼結前に基板101に結合される様子を示す、絶縁性平面基板101上に導電性パターン99を形成するように構成された装置100の一部分の断面図である。図4dの実施形態では、基板101は、カップリング剤103のほぼ均一な層を含む。導電性粒子102が基板101に転送され、所定のパターン99が形成されている。図4dの実施形態は、その他の点では図2bの実施形態と同様である。   FIG. 4d shows an apparatus configured to form a conductive pattern 99 on an insulating planar substrate 101, showing how conductive particles 102 are bonded to the substrate 101 prior to sintering in accordance with one embodiment of the present invention. FIG. In the embodiment of FIG. 4 d, the substrate 101 includes a substantially uniform layer of coupling agent 103. The conductive particles 102 are transferred to the substrate 101, and a predetermined pattern 99 is formed. The embodiment of FIG. 4d is otherwise similar to the embodiment of FIG. 2b.

図5は、カップリング剤103が所定のパターン99に従って基板101に拡散され、電気ロール109’が使用される様子を示す、本発明の一実施形態に係る絶縁性平面基板101上に導電性パターン99を形成するように構成された装置100の断面図である。図5の実施形態では、基板101は、カップリング剤103を所定のパターン99として含む。したがって、カップリング剤103は、所定のパターン99を作成するように基板101に拡散されている。基板101は前方に移動する。ロール109’は回転する。ロール109’は電圧源+Vを含む。ロール109’’は電圧ドレイン−Vを含む。これにより、ロール109’は、該ロール109’が回転したときに容器106から導電性粒子102を収集し、ロール109’の表面に引き寄せる。ロール109’が回転し基板101が移動すると、導電性粒子102は、カップリング剤103に接触する。導電性粒子102は、カップリング剤103に付着される。したがって、導電性粒子102は、基板101の表面上に所定のパターン99を形成する。カップリング剤103に接触しない導電性粒子102は、基板101に付着されずロール109’の表面上に残る。   FIG. 5 shows a conductive pattern on an insulating planar substrate 101 according to an embodiment of the present invention, wherein the coupling agent 103 is diffused to the substrate 101 according to a predetermined pattern 99 and the electric roll 109 ′ is used. 1 is a cross-sectional view of an apparatus 100 configured to form 99. FIG. In the embodiment of FIG. 5, the substrate 101 includes the coupling agent 103 as a predetermined pattern 99. Therefore, the coupling agent 103 is diffused in the substrate 101 so as to create a predetermined pattern 99. The substrate 101 moves forward. The roll 109 'rotates. Roll 109 'includes a voltage source + V. Roll 109 '' includes a voltage drain -V. As a result, the roll 109 ′ collects the conductive particles 102 from the container 106 when the roll 109 ′ rotates, and draws it toward the surface of the roll 109 ′. When the roll 109 ′ rotates and the substrate 101 moves, the conductive particles 102 come into contact with the coupling agent 103. The conductive particles 102 are attached to the coupling agent 103. Therefore, the conductive particles 102 form a predetermined pattern 99 on the surface of the substrate 101. The conductive particles 102 not in contact with the coupling agent 103 remain on the surface of the roll 109 ′ without being attached to the substrate 101.

図6は、電気ロール112、112’、112’’を使用して基板101上に荷電パターン99を作成し、それに従って導電性粒子102を基板101に付着させる様子を示す、本発明の一実施形態に係る絶縁性平面基板101上に導電性パターン99を形成するように構成された装置100の断面図である。電気ロール112は、+Vcorona電圧を生成する電圧源113を含む。ロール112は、電荷105によってパターン99を形成するためのマスクも含む。コロナ電圧には、112’の−Vaccelや電圧ドレイン等、2つ以上の代替が存在する可能性がある。マスクは、マスクの所定のパターンに従って電荷105が基板101上に作成されるように設計される。したがって、図6の実施形態では、マスク及び電荷105によって所定のパターン99が作成される。図6の実施形態は、電気ロール109’も含む。図6の実施形態では、基板101は、カップリング剤103を含まない。基板101は前方に移動し、各ロールは回転する。ロール109’は、接地を含むことができる。更に、電界を生成するドレイン−Vも存在する。これにより、ロール109’は、該ロール109’が回転したときに容器106から導電性粒子102を収集し、ロール109’の表面に引き寄せる。ロール109’が回転し基板101が移動すると、導電性粒子102は、電荷105に接触する。導電性粒子102は、電荷105によって基板101に付着される。したがって、導電性粒子102は、基板101の表面上に付着される。導電性粒子102は、電荷105のパターンに従って、基板101の表面上に所定のパターン99を形成する。電荷105に接触しない導電性粒子102は、基板101に付着されずロール109’の表面上に残る。焼結部分は、ヒータ、例えばラジエータ/IRを含む。更に、焼結部分は、ロール108及び107も含む。焼結プロセスは、図2b及び図4dの実施形態とほぼ同様の動作とすることができる。   FIG. 6 illustrates one embodiment of the present invention showing the use of electric rolls 112, 112 ′, 112 ″ to create a charged pattern 99 on the substrate 101 and to adhere the conductive particles 102 to the substrate 101 accordingly. 1 is a cross-sectional view of an apparatus 100 configured to form a conductive pattern 99 on an insulating planar substrate 101 according to an embodiment. The electric roll 112 includes a voltage source 113 that generates a + V corona voltage. The roll 112 also includes a mask for forming the pattern 99 with the charge 105. There may be more than one alternative to the corona voltage, such as 112'-Vaccel or voltage drain. The mask is designed such that charges 105 are created on the substrate 101 according to a predetermined pattern of the mask. Therefore, in the embodiment of FIG. 6, the predetermined pattern 99 is created by the mask and the electric charge 105. The embodiment of FIG. 6 also includes an electric roll 109 '. In the embodiment of FIG. 6, the substrate 101 does not include the coupling agent 103. The substrate 101 moves forward, and each roll rotates. The roll 109 'can include a ground. In addition, there is a drain -V that generates an electric field. As a result, the roll 109 ′ collects the conductive particles 102 from the container 106 when the roll 109 ′ rotates, and draws it toward the surface of the roll 109 ′. When the roll 109 ′ rotates and the substrate 101 moves, the conductive particles 102 come into contact with the electric charges 105. The conductive particles 102 are attached to the substrate 101 by the electric charges 105. Therefore, the conductive particles 102 are attached on the surface of the substrate 101. The conductive particles 102 form a predetermined pattern 99 on the surface of the substrate 101 in accordance with the pattern of charges 105. The conductive particles 102 that do not come into contact with the electric charge 105 remain on the surface of the roll 109 ′ without being attached to the substrate 101. The sintered portion includes a heater, such as a radiator / IR. In addition, the sintered portion also includes rolls 108 and 107. The sintering process can be operated substantially similar to the embodiment of FIGS. 2b and 4d.

(導電性粒子)
上述のとおり、本発明のいくつかの実施形態は、導電性粒子102を使用する。導電性粒子の非限定的な例は、金属微小粒子である。他の実施形態では、低融点金属及び金属合金が適用される。特に、スズ‐ビスマス合金がこの用途に適していることが証明されている。この文脈では、低融点金属及び合金には、融点が300℃未満の材料、典型的には50〜250℃、特に100〜200℃の融点の材料が含まれる。適切な金属としては、例えばスズ、ビスマス、インジウム、亜鉛、ニッケル等が挙げられる。上述の金属は、低融点合金を作成する能力を有するので、他の実施形態にも適した好ましい合金成分である。例えば、様々な比率のスズ‐ビスマス、スズ‐ビスマス‐亜鉛、スズ‐ビスマス‐インジウム、又はスズ‐ビスマス‐亜鉛‐インジウムが本発明の他の実施形態でも有利であることが証明されている。合金中のこれらの金属の比率を変更すると、合金の融解挙動が大きく変化する可能性がある。スズ含有合金では、合金中のスズの比率は20〜90wt%、好ましくは30〜70wt%である。15.6wt%のスズ、36.1wt%のビスマス、48.3wt%のインジウムという組成にすると、59℃という低い融点が得られる。それ故、非常に低い温度での応用が可能となる。
(Conductive particles)
As described above, some embodiments of the present invention use conductive particles 102. Non-limiting examples of conductive particles are metal microparticles. In other embodiments, low melting point metals and metal alloys are applied. In particular, tin-bismuth alloys have proven to be suitable for this application. In this context, low melting point metals and alloys include materials having a melting point below 300 ° C, typically 50-250 ° C, especially 100-200 ° C. Suitable metals include, for example, tin, bismuth, indium, zinc, nickel and the like. The metals described above are the preferred alloying components suitable for other embodiments because they have the ability to make low melting point alloys. For example, various ratios of tin-bismuth, tin-bismuth-zinc, tin-bismuth-indium, or tin-bismuth-zinc-indium have proven advantageous in other embodiments of the invention. Changing the ratio of these metals in the alloy can significantly change the melting behavior of the alloy. In the tin-containing alloy, the ratio of tin in the alloy is 20 to 90 wt%, preferably 30 to 70 wt%. A composition of 15.6 wt% tin, 36.1 wt% bismuth and 48.3 wt% indium provides a melting point as low as 59 ° C. Therefore, application at a very low temperature is possible.

導電性粒子、例えば金属又は金属合金粒子のサイズは、0.5(より低い値も可能)〜100μm(より高い値も可能)の範囲とすることができ、5つの非常に高い解像度の応用例では、場合によっては1〜20μmの範囲とすることができる。粒子は、ほぼ100%の金属を含むことができる。即ち、これらの他の実施形態を実施する際は、粒子に含められる助剤、粉末に混合される助剤、あるいは基板101上に事前に塗布される助剤は必要とされない。   The size of the conductive particles, e.g. metal or metal alloy particles, can range from 0.5 (possible lower values) to 100 [mu] m (possibly higher values) and 5 very high resolution applications Then, depending on the case, it can be set as the range of 1-20 micrometers. The particles can contain approximately 100% metal. That is, when carrying out these other embodiments, an auxiliary agent included in the particles, an auxiliary agent mixed with the powder, or an auxiliary agent applied in advance on the substrate 101 is not required.

(他の材料)
他の実施形態では、堆積時にポリアニリン(PANI)やポリ(3.4‐エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)のような導電性ポリマーを導電性粒子として使用することもできるが、導電性ポリマーの不融性の故に材料の焼結が困難となる。基本的に、真性導電率を有するポリマーは、通常の溶媒では融解又は溶解しない。しかしながら、これらは、200℃を十分上回ると分解するので、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、エチレン‐アクリル酸メチル共重合体(EMA)、エチレン‐プロピレン‐ジエン三元共重合体(EPDM)等、様々な合成ポリマーと混合させることが可能となる。これらの複合材料もやはり、半導体レベルの導電性を有する。
(Other materials)
In other embodiments, conductive polymers such as polyaniline (PANI) or poly (3.4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) can be used as conductive particles during deposition, but the conductive polymer Due to the fusibility, sintering of the material becomes difficult. Basically, polymers with intrinsic conductivity do not melt or dissolve in ordinary solvents. However, since these decompose at temperatures well above 200 ° C., polypropylene (PP), polyethylene (PE), ethylene-methyl acrylate copolymer (EMA), ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM) It becomes possible to mix with various synthetic polymers. These composite materials also have semiconductor-level conductivity.

(粒子容器)
本発明のいくつかの実施形態は、粒子容器106を使用する。粒子容器の一例としては、粉末容器等を挙げることができる。容器106のハウジングは、絶縁性構造体に接触することも、粒子に接触することも、粒子が電荷を獲得する表面に接触することもある。この後、粒子は、例えば電界を利用して転送ロール表面上に転送される。通常、電荷を粒子キャリア内の粒子に均一に分散させるには、一定の閾値電圧が必要となる。閾値電圧のレベルは、粒子のタイプに依存する。ある例では、スズ‐ビスマス合金の電圧は、典型的には約200Vとなる。
(Particle container)
Some embodiments of the present invention use a particle container 106. An example of the particle container may include a powder container. The housing of the container 106 may contact the insulating structure, may contact the particles, or may contact the surface from which the particles acquire charge. Thereafter, the particles are transferred onto the surface of the transfer roll using, for example, an electric field. In general, a certain threshold voltage is required to uniformly disperse the charges among the particles in the particle carrier. The level of threshold voltage depends on the type of particle. In one example, the voltage of the tin-bismuth alloy is typically about 200V.

他の実施形態では、容器106内の均質分散をもたらすために流動化が適用される。これにより、転送ロールに対する粒子の均一な転送及び堆積が保証される。流動化は、空気、機械的振動、及び(導電性粒子による)静電斥力を使用することによって実行可能である。   In other embodiments, fluidization is applied to provide a homogenous dispersion within the container 106. This ensures uniform transfer and deposition of particles to the transfer roll. Fluidization can be performed by using air, mechanical vibrations, and electrostatic repulsion (due to conductive particles).

(ロール)
本発明のいくつかの実施形態は、参照符号109、112のような様々なロールを使用する。転送ロールは、電気的に負とすることができる。転送ロールは、転送ロールの表面上に堆積される粒子と電位が異なる電極を備えることができる。この電位差は、ロールやベルト等の表面にある表面電荷によって生成することも可能である。容器と転送ロールとの間の電界は、これらの電極に対して生成される。容器(及びその内部の導電性粒子)と転送ロールとの間で電界が形成されると、その電界によって荷電粒子が転送ロールの表面に転送される。
(roll)
Some embodiments of the present invention use various rolls such as reference numerals 109 and 112. The transfer roll can be electrically negative. The transfer roll can include an electrode having a different potential from the particles deposited on the surface of the transfer roll. This potential difference can also be generated by surface charges on the surface of a roll or belt. An electric field between the container and the transfer roll is generated for these electrodes. When an electric field is formed between the container (and the conductive particles therein) and the transfer roll, the charged particles are transferred to the surface of the transfer roll by the electric field.

(電極ロール)
本発明のいくつかの実施形態は、帯電したロール109、112を使用する。最も単純な形の電極は、他のシステム構成要素から絶縁され、荷電粒子と逆の電位になる金属ロールを含むロールである。この目的は、基板101の表面に対する粒子102の転送を可能にするために、転送ロール(及びその表面上の粒子)と電極ロールとの間に電界を生成することである。これに加えて、粒子転送では、コロナ帯電を使用して荷電粒子と基板の間の電位差を生成することができる。基板101の片側をコロナ帯電に由来するイオンで帯電させ、基板の反対側を荷電粒子に接触又は近接させ、それによって粒子転送を行うことができる。
(Electrode roll)
Some embodiments of the present invention use charged rolls 109,112. The simplest form of electrode is a roll containing a metal roll that is insulated from other system components and is at a potential opposite to that of the charged particles. The purpose is to generate an electric field between the transfer roll (and the particles on the surface) and the electrode roll to allow transfer of the particles 102 to the surface of the substrate 101. In addition, particle transfer can use corona charging to generate a potential difference between the charged particle and the substrate. One side of the substrate 101 can be charged with ions derived from corona charging, and the opposite side of the substrate can be brought into contact with or close to charged particles, thereby effecting particle transfer.

(剥離システム)
粒子102が基板101の表面に転送された後は、基板101及び粒子102をロールから剥離する必要が生じ得る。基板101の誘電特性(体積抵抗率と表面抵抗率の両方)に応じて、この粒子は、電極ロール109に向かう静電気力を維持する傾向がある。これは、粒子102とロール109の間の電位差に起因する。粒子と電極ロール109の間の静電気力を低減するために、いくつかの措置を講じることができる。第1に、繊維ベース材料(紙及び板紙)を含むウェブの含水率を高めることにより、粒子から繊維ベース・フィルムやポリマー・フィルム等を含むウェブへの電荷転送を可能にすることができる。第2に、交流電流イオナイザを使用して粒子の電荷を中性化することができる。第3に、(例えばウェブを電極ロールに長い期間接触させておくことによって)粒子の電荷が減衰するまで、電位差が安定に維持されるように構成することができる。第4に、粒子を電極に接触させたまま焼結することもできる。紙又は板紙が基板として使用され、且つ水分依存性の剥離処理(moisture−dependent detaching)が利用される場合は、プロセス環境の相対湿度は、好ましくは約20〜90%、典型的には30〜60%である。この相対湿度は、例えば紙の含水率が2〜20%の範囲であることを意味する。これにより、剥離のための適切な電荷減衰時間が荷電粒子に提供される。
(Peeling system)
After the particles 102 are transferred to the surface of the substrate 101, it may be necessary to peel the substrate 101 and the particles 102 from the roll. Depending on the dielectric properties of the substrate 101 (both volume resistivity and surface resistivity), the particles tend to maintain an electrostatic force toward the electrode roll 109. This is due to the potential difference between the particle 102 and the roll 109. In order to reduce the electrostatic force between the particles and the electrode roll 109, several measures can be taken. First, increasing the moisture content of webs containing fiber-based materials (paper and paperboard) can enable charge transfer from particles to webs containing fiber-based films, polymer films, and the like. Second, an alternating current ionizer can be used to neutralize the charge on the particles. Third, the potential difference can be configured to remain stable until the charge on the particles decays (eg, by keeping the web in contact with the electrode roll for a long period of time). Fourth, the particles can be sintered while still in contact with the electrodes. When paper or paperboard is used as the substrate and moisture-dependent detaching is utilized, the relative humidity of the process environment is preferably about 20-90%, typically 30- 60%. This relative humidity means that the moisture content of paper is in the range of 2 to 20%, for example. This provides the charged particles with an appropriate charge decay time for stripping.

(派生物及び範囲)
上記の説明は多くの詳細事項を含むが、これらは単に本発明を例示するために提示したものであり、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。また、これらの多くの詳細事項は、1つ又は複数の実施形態において様々な形で組み合わせることができる。したがって、本発明の装置及びプロセスには、本発明の趣旨及び範囲から逸脱しない限り様々な修正及び変更を加えることができることが当業者には理解されるだろう。
(Derivatives and scope)
The above description includes numerous details, which are provided merely to illustrate the present invention and should not be construed as limiting the scope of the invention. In addition, many of these details may be combined in various ways in one or more embodiments. Accordingly, those skilled in the art will recognize that various modifications and changes can be made to the apparatus and process of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (19)

絶縁性平面基板上に導電性パターンを形成する装置であって、
導電性粒子がそのパターンに従って集まることが可能となるような所定のパターンを絶縁性平面基板上に形成するように構成された少なくとも1つのモジュールと、
前記導電性粒子を前記絶縁性平面基板に転送するように構成され、前記導電性粒子が前記所定のパターンに従って集まるように配置されるようにする、少なくとも1つの別のモジュールと、
前記導電性粒子を前記絶縁性平面基板上に融着させるように構成され、前記導電性粒子が前記所定のパターンに従って融着して前記絶縁性平面基板上に導電性プレーンを形成するように配置されるようにする、焼結モジュールと、
を備え、
前記導電性粒子のパターンが、前記導電性粒子を引き寄せる電界の力を生成するための電荷を含むカップリング剤によって形成され、前記装置は、前記導電性粒子が前記所定のパターンに従って集まることが可能となるような該所定のパターンが前記カップリング剤によって形成されるように、該カップリング剤を前記絶縁性平面基板上に拡散させるように構成された拡散モジュールを備える、装置。
An apparatus for forming a conductive pattern on an insulating planar substrate,
At least one module configured to form a predetermined pattern on the insulative planar substrate such that the conductive particles can be collected according to the pattern;
At least one other module configured to transfer the conductive particles to the insulating planar substrate, wherein the conductive particles are arranged to collect according to the predetermined pattern;
The conductive particles are configured to be fused on the insulating planar substrate, and the conductive particles are arranged to be fused according to the predetermined pattern to form a conductive plane on the insulating planar substrate. A sintered module,
With
The pattern of conductive particles is formed by a coupling agent that includes a charge to generate an electric field force that attracts the conductive particles, and the device allows the conductive particles to collect according to the predetermined pattern An apparatus comprising: a diffusion module configured to diffuse the coupling agent onto the insulating planar substrate such that the predetermined pattern is formed by the coupling agent.
前記絶縁性平面基板は、繊維ウェブのような繊維ベース生成物を含む、請求項1記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the insulating planar substrate comprises a fiber-based product, such as a fiber web. 前記繊維ベース生成物は、紙、又は板紙、又はポリマー・フィルムを含む、請求項2記載の装置。   The apparatus of claim 2, wherein the fiber-based product comprises paper, paperboard, or polymer film. 前記絶縁性平面基板上の前記導電性プレーンは、電気回路の一部分、電位回路、又はチップセットを含む、前記請求項1から請求項3のいずれか一項記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the conductive plane on the insulating planar substrate includes a part of an electric circuit, a potential circuit, or a chipset. 前記拡散モジュールは、キャノンを含む、請求項1記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the diffusion module comprises a cannon. 前記拡散モジュールは、ロールと、容器と、を備え、前記ロールは、前記カップリング剤を前記容器から前記基板に転送するように構成される、請求項1記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the diffusion module comprises a roll and a container, the roll configured to transfer the coupling agent from the container to the substrate. 前記カップリング剤は、接着剤を含む、請求項1乃至6のいずれか一項記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the coupling agent includes an adhesive. 前記少なくとも1つのモジュールは、前記所定のパターンに従って前記基板の表面上に前記電荷を形成するように構成された電気ロールを備える、請求項1記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the at least one module comprises an electrical roll configured to form the charge on a surface of the substrate according to the predetermined pattern. 前記少なくとも1つの別のモジュールは、別の電気ロールを備え、該別の電気ロールは、前記導電性粒子が電磁界の力によって前記別の電気ロールに付着され、前記基板に転送され、前記基板の前記表面上に配置された前記電荷によって前記基板に付着されるように、前記導電性粒子を容器から前記基板に転送するように構成される、請求項8記載の装置。   The at least one other module comprises another electric roll, wherein the conductive particles are attached to the other electric roll by the force of an electromagnetic field, transferred to the substrate, and the substrate 9. The apparatus of claim 8, wherein the apparatus is configured to transfer the conductive particles from a container to the substrate to be attached to the substrate by the charge disposed on the surface of the substrate. 前記少なくとも1つの別のモジュールは、前記導電性粒子が前記所定のパターンに従って前記基板の前記表面に転送可能な前記導電性粒子用の容器を備える、請求項1記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the at least one other module comprises a container for the conductive particles capable of being transferred to the surface of the substrate according to the predetermined pattern. 前記基板の前記表面上の電荷は、前記導電性粒子を前記表面に引き寄せ、接着剤は、前記所定のパターンに従って前記導電性粒子を前記表面に付着させ、前記接着剤及び前記電荷はいずれも、前記所定のパターンに従って配置される、請求項10記載の装置。   The charge on the surface of the substrate attracts the conductive particles to the surface, the adhesive attaches the conductive particles to the surface according to the predetermined pattern, and the adhesive and the charge are both The apparatus of claim 10, wherein the apparatus is arranged according to the predetermined pattern. 前記少なくとも1つの別のモジュールは、電気ロールを更に備え、前記電気ロールは、前記導電性粒子が電磁界の力によって前記電気ロールに付着され、前記基板に転送され、前記基板の前記表面上に配置された接着剤によって前記基板に付着されるように、前記導電性粒子を前記容器から前記基板に転送するように構成される、請求項10記載の装置。   The at least one other module further comprises an electric roll, wherein the conductive particles are attached to the electric roll by the force of an electromagnetic field, transferred to the substrate, and on the surface of the substrate. The apparatus of claim 10, configured to transfer the conductive particles from the container to the substrate for attachment to the substrate by a disposed adhesive. 前記少なくとも1つの別のモジュールは、前記所定のパターンに従って前記基板上に電荷を作成するために、マスクと、電圧源と、電圧ドレインと、を更に備え、前記基板の前記表面上の前記電荷は、前記導電性粒子を前記表面に引き寄せ、接着剤は、前記導電性粒子を前記所定のパターンに従って前記表面に付着させる、請求項10記載の装置。   The at least one other module further comprises a mask, a voltage source, and a voltage drain to create a charge on the substrate according to the predetermined pattern, the charge on the surface of the substrate being The apparatus of claim 10, wherein the conductive particles are attracted to the surface and the adhesive causes the conductive particles to adhere to the surface according to the predetermined pattern. 前記接着剤は、前記導電性粒子が前記電荷によって前記所定のパターンに従って引き寄せられ、前記導電性粒子が接着剤によって前記基板に付着されるように、前記基板上に均一に分散される、請求項13記載の装置。   The adhesive is uniformly dispersed on the substrate such that the conductive particles are attracted according to the predetermined pattern by the charge and the conductive particles are attached to the substrate by an adhesive. 13. The apparatus according to 13. 前記焼結モジュールは、2つのロールを備え、前記2つのロールの少なくとも1つのロールは、加熱される、請求項1記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the sintering module comprises two rolls, and at least one of the two rolls is heated. 前記焼結モジュールは、ブロア・ヒータを更に備える、請求項15記載の装置。   The apparatus of claim 15, wherein the sintering module further comprises a blower heater. 絶縁性平面基板上に導電性パターンを形成する方法であって、
導電性粒子がそのパターンに従って集まることが可能となるような所定のパターンを絶縁性平面基板上に形成するステップと、
前記導電性粒子を前記絶縁性平面基板に転送し、前記導電性粒子が前記所定のパターンに従って集まるように配置されるようにするステップと、
前記導電性粒子を前記絶縁性平面基板上で焼結させ、前記導電性粒子が前記所定のパターンに従って融着して前記絶縁性平面基板上に導電性プレーンを形成するように配置されるようにするステップと、
前記導電性粒子のパターンが、前記導電性粒子を引き寄せる電界の力を生成するための電荷を含むカップリング剤によって形成されるステップであって、前記カップリング剤は、前記導電性粒子を引き寄せる電界の力を生成するための電荷を含む前記カップリング剤によって形成され、前記導電性粒子が前記所定のパターンに従って集まることが可能となるような該所定のパターンが前記カップリング剤によって形成されるように、該カップリング剤を前記絶縁性平面基板上に拡散させるように構成された拡散モジュールによって拡散される、方法。
A method of forming a conductive pattern on an insulating planar substrate,
Forming a predetermined pattern on the insulating flat substrate such that the conductive particles can be gathered according to the pattern;
Transferring the conductive particles to the insulating planar substrate so that the conductive particles are arranged to gather according to the predetermined pattern;
The conductive particles are sintered on the insulating planar substrate, and the conductive particles are arranged to be fused according to the predetermined pattern to form a conductive plane on the insulating planar substrate. And steps to
The pattern of the conductive particles is formed by a coupling agent including an electric charge for generating a force of an electric field that attracts the conductive particles, and the coupling agent is an electric field that attracts the conductive particles. The predetermined pattern is formed by the coupling agent, which is formed by the coupling agent including a charge for generating the force, and the conductive particles can be collected according to the predetermined pattern. Wherein the coupling agent is diffused by a diffusion module configured to diffuse the insulating planar substrate.
導電性パターンが形成される絶縁性平面基板であって、
導電性粒子がそのパターンに従って集まることが可能となるように前記絶縁性平面基板上に配置される所定のパターンと、
前記絶縁性平面基板上で焼結される導電性粒子と、
を備え、
前記導電性粒子は、前記所定のパターンに従って融着して前記絶縁性平面基板上に導電性プレーンを形成するように配置され、前記導電性粒子は、前記所定のパターンに従って集まるように配置され、
前記導電性粒子のパターンが、前記導電性粒子を引き寄せる電界の力を生成するための電荷を含むカップリング剤によって形成され、前記導電性粒子が前記所定のパターンに従って集まることが可能となるような該所定のパターンが前記カップリング剤によって形成されるように、該カップリング剤を前記絶縁性平面基板上に拡散させるように構成された拡散モジュールによって拡散される、絶縁性平面基板。
An insulating planar substrate on which a conductive pattern is formed,
A predetermined pattern disposed on the insulating planar substrate so that the conductive particles can be collected according to the pattern;
Conductive particles sintered on the insulating planar substrate;
With
The conductive particles are arranged to be fused according to the predetermined pattern to form a conductive plane on the insulating planar substrate, and the conductive particles are arranged to gather according to the predetermined pattern,
The pattern of the conductive particles is formed by a coupling agent including an electric charge for generating an electric field force that attracts the conductive particles, and the conductive particles can be collected according to the predetermined pattern. An insulating planar substrate diffused by a diffusion module configured to diffuse the coupling agent onto the insulating planar substrate so that the predetermined pattern is formed by the coupling agent.
導電性粒子がそのパターンに従って集まることが可能となるように前記絶縁性平面基板上に配置される所定のパターンと、
前記絶縁性平面基板上に導電性プレーンを形成するように焼結される導電性粒子と、
を備え、
前記導電性粒子は、前記所定のパターンに従って融着して前記絶縁性平面基板上に前記導電性プレーンを形成するように配置され、前記導電性粒子は、前記所定のパターンに従って集まるように配置され、
前記導電性粒子のパターンが、前記導電性粒子を引き寄せる電界の力を生成するための電荷を含むカップリング剤によって形成され、前記カップリング剤は、前記導電性粒子が前記所定のパターンに従って集まることが可能となるような該所定のパターンが前記カップリング剤によって形成されるように、該カップリング剤を前記絶縁性平面基板上に拡散させるように構成された拡散モジュールによって拡散される、チップセット。
A predetermined pattern disposed on the insulating planar substrate so that the conductive particles can be collected according to the pattern;
Conductive particles sintered to form a conductive plane on the insulating planar substrate;
With
The conductive particles are arranged so as to be fused according to the predetermined pattern to form the conductive plane on the insulating flat substrate, and the conductive particles are arranged so as to gather according to the predetermined pattern. ,
The pattern of the conductive particles is formed by a coupling agent including a charge for generating an electric field force that attracts the conductive particles, and the coupling agent collects the conductive particles according to the predetermined pattern. A chipset diffused by a diffusion module configured to diffuse the coupling agent onto the insulating planar substrate so that the predetermined pattern is formed by the coupling agent .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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